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多孔套筒定向压裂力学机制及影响因素分析
被引量：
1
1
作者
胡善超
韩金明
+5 位作者
程亚飞
亓佳利
黄俊鸿
高志豪
郭世豪
杨磊
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第8期3366-3380,共15页
坚硬顶板破断释放巨大冲击动能是诱发煤矿动力灾害的重要因素之一,在特定位置断顶实现岩层的定向断裂、减小坚硬顶板悬顶长度是防治煤岩动力灾害的关键。多孔套筒压裂技术具有操作简单、适用条件广泛等优点,在坚硬顶板弱化领域有着广泛...
坚硬顶板破断释放巨大冲击动能是诱发煤矿动力灾害的重要因素之一,在特定位置断顶实现岩层的定向断裂、减小坚硬顶板悬顶长度是防治煤岩动力灾害的关键。多孔套筒压裂技术具有操作简单、适用条件广泛等优点,在坚硬顶板弱化领域有着广泛的研究前景。为深入了解多孔套筒压裂机理,采用理论分析与数值模拟方法开展了多孔套筒压裂力学机制研究,揭示了不同影响因素下孔间应力变化规律,获得了压裂过程裂缝扩展规律及力链分布特征。通过钻孔切槽可提升套筒压裂预裂效果,为确定合理的布孔参数,基于线弹性断裂力学建立了含预制缝多孔套筒压裂力学模型,给出了缝端应力强度因子、临界膨胀力及裂缝临界起裂角计算方程,获得了不同影响因素下缝端应力强度因子、临界膨胀力及临界起裂角的变化规律。研究结果表明:①侧压系数k对钻孔最小起裂应力影响显著,当侧压系数k>1时,最小起裂应力随布孔角度的增大而减小;当侧压系数k<1时,最小起裂应力随布孔角度的增大而增大。②数值模拟结果表明:套筒间存在应力叠加效应,接触力链呈“放射状”分布。套筒压裂过程以张拉破坏为主,孔心连线处变形破坏最剧烈,均沿布孔方向形成了“条带状”断裂面。③缝槽改变了缝端附近的应力分布,相较无缝槽模型环向拉应力更大。当缝槽长度为0.5倍孔半径时,临界膨胀力最小,裂缝最易发生扩展。④临界起裂角由KⅠ与KⅡ共同决定,且小于70.53°。在泵压与地应力条件无法改变的情况下,可通过调节布孔角度与预制缝槽长度实现岩石的定向压裂。
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关键词
套筒定向压裂
孔间应
力
分布
应
力
强度因子
临界膨胀力
起裂角度
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职称材料
植物根劈作用对洞室围岩稳定性影响研究
2
作者
高丙丽
黄钟琼
+1 位作者
杨志法
杨聪聪
《工程地质学报》
CSCD
北大核心
2024年第6期2250-2263,共14页
岩体裂隙在植物根劈作用下会进一步扩展,裂隙扩展将导致岩体强度降低,进而影响洞室围岩稳定性。以浙江省三门县蛇蟠岛大型古地下洞室群为研究背景,开展植物根劈作用对洞室围岩稳定性影响研究。基于断裂力学理论,对主直根、散生根、水平...
岩体裂隙在植物根劈作用下会进一步扩展,裂隙扩展将导致岩体强度降低,进而影响洞室围岩稳定性。以浙江省三门县蛇蟠岛大型古地下洞室群为研究背景,开展植物根劈作用对洞室围岩稳定性影响研究。基于断裂力学理论,对主直根、散生根、水平根3种不同根系类型植物根劈作用机理进行分析;基于裂隙岩体内部裂纹尖端应力强度因子建立了植物根系临界膨胀力公式;基于数值分析方法,研究植物根系类型、裂隙岩体性质对洞室围岩根劈作用的影响规律。研究结果表明,主直根较散生根更容易使裂隙岩体产生破坏,而且破坏时变形值相对较大;砂岩较凝灰岩先破坏,并且砂岩破坏时变形值大于凝灰岩;应力强度因子数值模拟结果与理论计算结果较吻合,平均误差较小。研究成果为洞室围岩稳定性评估及防护提供理论依据,对地质灾害的防治具有重要的科学意义和应用价值。
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关键词
根劈作用
围岩稳定性
断裂
力
学
临界膨胀力
应
力
强度因子
数值模拟
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职称材料
题名
多孔套筒定向压裂力学机制及影响因素分析
被引量：
1
1
作者
胡善超
韩金明
程亚飞
亓佳利
黄俊鸿
高志豪
郭世豪
杨磊
机构
山东科技大学能源与矿业工程学院
山东能源鲁西矿业集团有限公司
出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第8期3366-3380,共15页
基金
国家自然科学基金资助项目(52274087,51904166)
山东省自然科学基金资助项目(ZR2023ME189)。
文摘
坚硬顶板破断释放巨大冲击动能是诱发煤矿动力灾害的重要因素之一,在特定位置断顶实现岩层的定向断裂、减小坚硬顶板悬顶长度是防治煤岩动力灾害的关键。多孔套筒压裂技术具有操作简单、适用条件广泛等优点,在坚硬顶板弱化领域有着广泛的研究前景。为深入了解多孔套筒压裂机理,采用理论分析与数值模拟方法开展了多孔套筒压裂力学机制研究,揭示了不同影响因素下孔间应力变化规律,获得了压裂过程裂缝扩展规律及力链分布特征。通过钻孔切槽可提升套筒压裂预裂效果,为确定合理的布孔参数,基于线弹性断裂力学建立了含预制缝多孔套筒压裂力学模型,给出了缝端应力强度因子、临界膨胀力及裂缝临界起裂角计算方程,获得了不同影响因素下缝端应力强度因子、临界膨胀力及临界起裂角的变化规律。研究结果表明:①侧压系数k对钻孔最小起裂应力影响显著,当侧压系数k>1时,最小起裂应力随布孔角度的增大而减小;当侧压系数k<1时,最小起裂应力随布孔角度的增大而增大。②数值模拟结果表明:套筒间存在应力叠加效应,接触力链呈“放射状”分布。套筒压裂过程以张拉破坏为主,孔心连线处变形破坏最剧烈,均沿布孔方向形成了“条带状”断裂面。③缝槽改变了缝端附近的应力分布,相较无缝槽模型环向拉应力更大。当缝槽长度为0.5倍孔半径时,临界膨胀力最小,裂缝最易发生扩展。④临界起裂角由KⅠ与KⅡ共同决定,且小于70.53°。在泵压与地应力条件无法改变的情况下,可通过调节布孔角度与预制缝槽长度实现岩石的定向压裂。
关键词
套筒定向压裂
孔间应
力
分布
应
力
强度因子
临界膨胀力
起裂角度
Keywords
sleeve directional fracturing
stress distribution between holes
stress intensity factor
critical expansion pressure
initiation angle
分类号
TD32 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
植物根劈作用对洞室围岩稳定性影响研究
2
作者
高丙丽
黄钟琼
杨志法
杨聪聪
机构
西安科技大学
中国科学院地质与地球物理研究所
中科建研(河北)科技有限公司
出处
《工程地质学报》
CSCD
北大核心
2024年第6期2250-2263,共14页
基金
国家自然科学基金项目(资助号:42471092,12072259,42377187)。
文摘
岩体裂隙在植物根劈作用下会进一步扩展,裂隙扩展将导致岩体强度降低,进而影响洞室围岩稳定性。以浙江省三门县蛇蟠岛大型古地下洞室群为研究背景,开展植物根劈作用对洞室围岩稳定性影响研究。基于断裂力学理论,对主直根、散生根、水平根3种不同根系类型植物根劈作用机理进行分析;基于裂隙岩体内部裂纹尖端应力强度因子建立了植物根系临界膨胀力公式;基于数值分析方法,研究植物根系类型、裂隙岩体性质对洞室围岩根劈作用的影响规律。研究结果表明,主直根较散生根更容易使裂隙岩体产生破坏,而且破坏时变形值相对较大;砂岩较凝灰岩先破坏,并且砂岩破坏时变形值大于凝灰岩;应力强度因子数值模拟结果与理论计算结果较吻合,平均误差较小。研究成果为洞室围岩稳定性评估及防护提供理论依据,对地质灾害的防治具有重要的科学意义和应用价值。
关键词
根劈作用
围岩稳定性
断裂
力
学
临界膨胀力
应
力
强度因子
数值模拟
Keywords
Plant root splitting action
Surrounding rock stability
Fracture mechanics
Critical expansion force
Stress intensity factor
Numerical simulation
分类号
P642.3 [天文地球—工程地质学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
多孔套筒定向压裂力学机制及影响因素分析
胡善超
韩金明
程亚飞
亓佳利
黄俊鸿
高志豪
郭世豪
杨磊
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
1
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下载PDF
职称材料
2
植物根劈作用对洞室围岩稳定性影响研究
高丙丽
黄钟琼
杨志法
杨聪聪
《工程地质学报》
CSCD
北大核心
2024
0
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